[发明专利]一种机械系统的失效行为表征方法

说明书

技术领域

本发明属于机械结构与系统可靠性技术领域，具体涉及一种机械系统的失 效行为表征方法。

背景技术

机械系统是由若干零件按照一定的关系有机地组成在一起，以期实现某种 功能或性能，例如，柴油机、涡轮增压器、发电机、汽车、机床等都是典型的 机械系统。机械系统从层次上可以分解为子系统，而子系统又可以进一步分解 为零件。按照系统与零件之间的失效逻辑关系，系统可以分为串联系统、并联 系统以及表决系统。其中，串联系统是指全部零件都正常工作时系统才能正常 工作的系统，并联系统是指所有零件都失效时系统才失效的系统，表决系统是 指组成系统的n个零件中至少有k个零件工作时系统才能正常工作的系统。机 械系统既可以是单一的串联系统、并联系统或表决系统，也可以是由属于串联 系统、并联系统或表决系统的子系统所组成的混联系统。

机械系统的失效行为是机械系统在服役过程中所表现出的失效模式及其演 化过程。机械系统的失效行为不仅取决于组成系统的各个零件，而且还取决于 系统中各零件与系统的失效逻辑关系。机械系统通常由多个以及多种零件所组 成，而且各零件在结构、材料、失效模式、功能、性能等方面存在不同程度的 差别，加之零件与系统之间又存在较为复杂的失效逻辑关系，使得机械系统的 失效具有明显的多样性、复杂性与不确定性。

因此，在机械系统的研制过程中，在分析系统组成结构、功能与性能的基 础上，如何科学地表征系统的失效行为是进行机械系统可靠性分析、寿命预测 以及维修保障方案制定的关键。

发明内容

本发明针对机械系统的失效行为表征问题，提出一种机械系统的失效行为 表征方法。该方法能够结合机械系统的组成结构，在分析构成机械系统的子系 统与零件的基础上，通过确定系统中各子系统与其组成零件之间的失效逻辑关 系以及系统与各子系统之间的失效逻辑关系，进而根据零件的失效行为，确定 出各子系统的失效行为模型，并进一步确定出系统的失效行为模型。

本发明技术方案：一种机械系统的失效行为表征方法，包括以下步骤：

a、确定机械系统的组成结构以及系统所包含的子系统和零部件；

b、确定机械系统中各子系统与其组成零件之间的失效逻辑关系；

c、确定机械系统与各子系统之间的失效逻辑关系；

d、确定机械系统中各零件的失效行为模型；

e、确定机械系统中各个子系统的失效行为模型；

f、确定机械系统的失效行为模型。

进一步的：

a、确定机械系统的组成结构以及系统所包含的子系统和零部件：根据机械 系统的原理与结构、功能与性能等参数，确定机械系统的组成结构，结合机械 系统的功能与性能实现过程，分别从子系统与零件两个层面对机械系统进行分 解，首先确定出机械系统所包含的子系统及其数量m，然后对子系统进行进一 步分解，确定出机械系统中各个子系统所包含的零件及其数量，用n_i表示机械 系统中第i个子系统所包含零件的数量。

b、确定机械系统中各子系统与其组成零件之间的失效逻辑关系：针对步骤 a确定的机械系统中的各个子系统，结合机械系统及其各个子系统的组成结构与 工作原理，确定出各个子系统中零件与子系统之间的失效逻辑关系。

c、确定机械系统与各子系统之间的失效逻辑关系：针对步骤a确定的机械 系统中的各个子系统，结合机械系统的组成结构与工作原理，确定出机械系统 与各子系统之间的失效逻辑关系。

d、确定机械系统中各零件的失效行为模型：针对步骤a确定的机械系统中 的各个零件，根据零件的失效模式确定出零件的失效判据以及对应失效判据的 广义应力与广义强度，进一步，确定出零件的失效行为模型，用δ_ij(t)表示机械 系统中第i个子系统中第j个零件在t时刻的广义强度，用s_ij(t)表示机械系统中 第i个子系统中第j个零件在t时刻的广义应力，机械系统中第i个子系统中第j 个零件的失效行为模型为